如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为θ,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向向上,虚线下方轨

◎ 题目

如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为θ,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向向上,虚线下方轨道粗糙且磁场方向向下。当导体棒EF以初速度v0沿导轨上滑至最大高度的过程中,导体棒MN一直静止在导轨上。若两导体棒质量均为m、电阻均为R,导轨电阻不计,重力加速度为g,在此过程中导体棒EF上产生的焦耳热为Q,

求:
(1)导体棒MN受到的最大摩擦力;
(2)导体棒EF上升的最大高度.

◎ 答案

(1) (2)

◎ 解析


试题分析:(1)根据右手定则EF向上切割磁感线产生电流方向为E到F,由左手定则知MN受安培力F沿导轨向下,当EF刚上滑时,MN受安培力最大,摩擦力也最大,受力分析如图所示,

对导体棒EF切割磁感线知:
E=BLv0        ①  
由闭合电路欧姆定律知:
I=          ②
对导体棒MN,由平衡条件得:
mgsinθ+F=Ff    ③
由①②③得导体棒MN受最大摩擦力Ff=
(2)导体棒EF上升过程中,根据能量守恒定律知:

解得导体棒EF能上升的最大高度h=

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为θ,整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向向上,虚线下方轨…”主要考查了你对  【电磁感应现象的综合应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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